Διδακτορικός Φοιτητής
Δημήτριος Μανσούρ

Email

mansour@materials.uoc.gr

Θέμα διδακτορικού

Σχεδιασμός και Υλοποίηση Οπτικών Κυματο-πακέτων με Εφαρμογή στην Επιστήμη των Υλικών

Design and Engineering of Optical Wave Packets with Application in Materials Science

Επιβλέπων

Παπάζογλου Δημήτριος, μόνιμος επίκουρος καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Επιτροπή

Παπάζογλου Δημήτριος, μόνιμος επίκουρος καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Τζωρτζάκης Στυλιανός, αναπληρωτής καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Καφεσάκη Μαρία, αναπληρώτρια καθηγήτρια, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Περίληψη

Πρόσφατα έχει προταθεί μια πληθώρα οπτικών δεσμών με μη τετριμμένη κατανομή πλάτους και φάσης. Σε μια συλλογή που περιείχε έως τώρα μόνο την κλασσική, δέσμη Bessel ένας αυξανόμενος αριθμός νέων μελών έχει προστεθεί όπως οι δέσμες Airy και η αξονικά συμμετρική Airy, η Mathieu και Weber. Αυτά τα νέα οπτικά κυματο-πακέτα διαδίδονται σε καμπύλες τροχιές και αντιστέκονται στην περίθλαση ή την διασπορά. Ως εκ τούτου, έχουν την ιδιότητα να αυτό-διορθώνονται και να παρακάμπτουν τα εμπόδια, πλεονεκτήματα τα οποία τις καθιστούν κατάλληλες για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών από την επεξεργασία και τον χαρακτηρισμό υλικών έως τις τηλεπικοινωνίες. Από την άλλη πλευρά, η δημιουργία αυτών των κυματο-πακέτων δεν είναι μια τετριμμένη διαδικασία. Η πολυπλοκότητα τους αποτελεί πρόκληση για τις προϋπάρχουσες τεχνικές της διαμόρφωσης του μετώπου κύματος δημιουργώντας την ανάγκη εξερεύνησης, μεταξύ άλλων, αντισυμβατικών προσεγγίσεων όπως η χρήση των οπτικών σφαλμάτων. Αυτή η διδακτορική διατριβή θα επικεντρωθεί σε δύο σημαντικά προβλήματα του πεδίου. Το πρώτο αφορά την ανάπτυξη και στον σχεδιασμό τεχνικών για την υλοποίηση αυτών των καινοτόμων οπτικών κυματο-πακέτων, με μεγαλύτερη αποδοτικότητα και σε μία ευρεία φασματική περιοχή, με εφαρμογές στον χαρακτηρισμό και την διαμόρφωση υλικών. Το δεύτερο αφορά την θεωρητική κατανόηση της διάδοσης τέτοιων πολύπλοκων δεσμών και των ιδιοτήτων εστίασης τους. Θα εξετάσουμε στρατηγικές σχεδιασμού με σκοπό να γίνει εφικτός ο σχεδιασμός της κατανομής της έντασης στην περιοχή της εστίας. Αυτό θα επιτρέψει την χρήση απλών αναλυτικών εργαλείων που θα κάνουν τη χρήση αυτών των κυματο-πακέτων σε πολύπλοκα οπτικά συστήματα τόσο απλή όσο στην περίπτωση των Γκαουσιανών κυματο- πακέτων.

Abstract

A plethora of optical beams with non-trivial amplitude and phase distributions have been recently introduced. In a collection containing only the, classical now, Bessel beams an increasing number of new members like the Airy and the radially symmetrical Airy, Mathieu and Weber beams have been added. These novel optical wave packets propagate in curved trajectories and resist to diffraction or dispersion. Therefore, they are able to self-heal and bypass obstacles, advantages that make them exciting for applications ranging from materials processing and characterization to telecommunications. On the other hand, the generation of these wave packets is not trivial. Their complexity challenges our current state of the art techniques for wave-front shaping, and has urged us to exploit, among others, unconventional approaches like the use of optical aberrations. The project will focus on two important problems of the field. First to develop design techniques for materializing these novel optical wave packets, with higher efficiency and power and at broad spectral range, for material characterization and structuring. Furthermore, we will focus on advancing the theoretical understanding of the propagation of such complex beams and their focusing properties. We will study design strategies that will focus to enable tailoring of the shape and distribution of the focal region. Our goal is that we will be able to provide analytical tools that will make use of such wave-packets in complex optical systems as simple as in the case of Gaussian wave-packets.

facebook icon